Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng trao đổi chất của những con nòng nọc đối với tín hiệu hóa học từ động vật ăn thịt
Tóm tắt
Lý thuyết về chu kỳ sống dự đoán rằng việc hình thành các cơ chế phòng vệ do động vật ăn thịt gây ra sẽ phải chịu chi phí về mặt sinh dục. Ở giai đoạn nòng nọc, chi phí thường gặp nhất là giảm lượng năng lượng tiêu thụ do tỉ lệ tìm kiếm thức ăn thấp; tuy nhiên, những báo cáo gần đây cho rằng sự trao đổi này có thể không liên quan đến nhau thông qua các thích nghi về hình thái và sinh lý. Chuyển hóa là một thước đo về mức chi tiêu năng lượng và khả năng thích ứng trong quá trình hô hấp có thể bù đắp cho các chi phí khác do sự kích thích của động vật ăn thịt. Mục tiêu của nghiên cứu này là đo lường các tác động gián tiếp của ấu trùng chuồn chuồn lên tỷ lệ hô hấp của nòng nọc cóc Ả Rập (Bufo arabicus) theo thời gian và tại các nồng độ động vật ăn thịt khác nhau. Chúng tôi đã thực hiện hai thí nghiệm. Trong thí nghiệm đầu tiên (phản ứng theo thời gian), chúng tôi đã cho nòng nọc tiếp xúc với sự hiện diện gián tiếp của ấu trùng odonate hoặc dưới điều kiện không có động vật ăn thịt và đo tỷ lệ hô hấp vào các ngày 3, 5, 8, 11, 13, 15, 19 và 26 sau khi bắt đầu thí nghiệm. Trong thí nghiệm thứ hai (phản ứng theo liều lượng), chúng tôi đã sử dụng ba mức hóa chất của động vật ăn thịt, tương đương với 1 động vật ăn thịt trên 10, 100 hoặc 1,000 lít nước kèm theo các đối chứng. Tỷ lệ hô hấp của nòng nọc tiếp xúc với động vật ăn thịt đã thay đổi ban đầu, nhưng sau 26 ngày họ đã chỉ đạt 56.3% so với nhóm đối chứng. Trong thí nghiệm phản ứng theo liều, tỷ lệ hô hấp của tất cả các nhóm nòng nọc tiếp xúc với động vật ăn thịt đều bị giảm từ 19.1 đến 27.2% sau 21 ngày. Nghiên cứu này chứng minh một cơ chế mà qua đó nòng nọc có thể điều chỉnh sinh lý của mình để bù đắp một phần cho chi phí của việc giảm tiêu thụ năng lượng do việc tránh né động vật ăn thịt.
Từ khóa
#nòng nọc #động vật ăn thịt #hô hấp #chi phí năng lượng #hóa chất động vật ăn thịtTài liệu tham khảo
Alton, L. A., C. R. White, R. S. Wilson & C. E. Franklin, 2012. The energetic cost of exposure to UV radiation for tadpoles is greater when they live with predators. Functional Ecology 26: 94–103.
Balletto, E., M. A. Cherchi & J. Gasperetti, 1985. Amphibians of the Arabian Peninsula. Fauna of Saudi Arabia 7: 318–392.
Barry, M. J., 2011. Effects of copper, zinc and dragonfly kairomone on growth rate and induced morphology of Bufo arabicus tadpoles. Ecotoxicology and Environmental Safety 74: 918–923.
Beckerman, A. P., K. Wieski & D. J. Baird, 2007. Behavioural versus physiological mediation of life history under predation risk. Oecologia 152: 335–343.
Benard, M. F., 2004. Predator-induced phenotypic plasticity in organisms with complex life histories. Annual Review of Ecology & Evolutionary Systems 35: 651–673.
Boonstra, R., D. Hik, G. R. Singleton & A. Tinnikov, 1998. The impact of predator-induced stress on the snowshoe hare cycle. Ecological Monographs 68: 371–394.
Brown, G. E., A. C. Rive, M. C. O. Ferrari & D. P. Chivers, 2006. The dynamic nature of antipredator behavior: prey fish integrate threat-sensitive antipredator responses within background levels of predation risk. Behavioral Ecology and Sociobiology 61: 9–16.
Dries, R. R., L. Eschweiler & H. Theede, 1979. An improved equipment for continuous measurement of respiration of marine invertebrates. Kieler Meeresforsch 4: 310–316.
Ferrari, M. C. O., F. Messier & D. P. Chivers, 2007. Degradation of chemical alarm cues under natural conditions: risk assessment by larval woodfrogs. Chemoecology 17: 263–266.
Ferrari, M. C. O., B. D. Wisenden & D. P. Chivers, 2010. Chemical ecology of predator-prey interactions in aquatic ecosystems: a review and prospectus. Canadian Journal of Zoology 88: 698–724.
Fraker, M. E., 2008. The dynamics of predation risk assessment: responses of anuran larvae to chemical cues of predators. Journal of Animal Ecology 77: 638–645.
Fuhrman, F. A., G. J. Fuhrman, D. A. Farr & J. H. Fail, 1961. Relationship between tissue respiration and total metabolic rate in hypo- and normothermic rats. American Journal of Physiology—Legacy Content 201: 231–234.
Gervasi, S. S. & J. Foufopoulos, 2008. Costs of plasticity: responses to desiccation decrease post-metamorphic immune function in a pond-breeding amphibian. Functional Ecology 22: 100–108.
Gosner, K. L., 1960. A simplified table for staging anuran embryos and larvae with notes on identification. Herpetologica 16: 183–190.
Hayes, J. P., J. R. Speakman & P. A. Racey, 1992. Sampling bias in respirometry. Physiological Zoology 65: 604–619.
Helfman, G. S., 1989. Threat-sensitive predator avoidance in damselfish–trumpetfish interactions. Behavioral Ecology and Sociobiology 24: 47–58.
Hernandez-León, S. & T. Ikeda, 2005. Zoolplankton respiration. In del Giorgio, P. A. & P. J. le. B. Williams (eds), Respiration in Aquatic Ecosystems. Oxford University Press, Oxford: 57–82.
Holopainen, I. J., J. Aho, M. Vornanen & H. Huuskonen, 2005. Phenotypic plasticity and predator effects on morphology and physiology of crucian carp in nature and in the laboratory. Journal of Fish Biology 50: 781–798.
Jara, F. G., 2008. Tadpole–odonate larvae interactions: influence of body size and diel rhythm. Aquatic Ecology 42: 503–509.
Kats, L. B. & L. M. Dill, 1998. The scent of death: chemosensory assessment of predation risk by animals. Ecoscience 5: 361–394.
Kehr, A. I. & V. I. Gómez, 2009. Intestinal, body and tail plasticity in Rhinella schneideri (Bufonidae) tadpoles induced by a predator insect (Belostoma elegans). Advanced Studies in Biology 1: 85–94.
Kiesecker, J. M., D. P. Chivers & A. R. Blaustein, 1996. The use of chemical cues in predator recognition by western toad tadpoles. Animal Behaviour 52: 1237–1245.
Kishida, O. & K. Nishimura, 2005. Multiple inducible defenses against multiple predators in the anuran tadpole, Rana pirica. Evolutionary Ecology Research 7: 619–631.
Lampert, W., 1984. The measurement of respiration. In Downing, J. A. & F. H. Rigler (eds), A manual on methods for the assessment of secondary productivity in fresh water. IPB Handbook 17, 2nd edn. Blackwell Scientific Publications: 413–468.
Laurila, A., 2000. Behavioural responses to predator chemical cues and local variation in antipredator performance in Rana temporaria tadpoles. Oikos 88: 159–168.
Laurila, A., J. Kujasalo & E. Ranta, 1997. Different antipredator behaviour in two anuran tadpoles: effects of predator diet. Behavioral Ecology and Sociobiology 40: 329–336.
Lawton, J. H. & S. McNeil, 1979. Between the devil and the deep blue sea: on the problem of being a herbivore. Symposium of the British Ecological Society 20: 223–244.
Lively, C. M., 1986. Predator-induced shell dimorphism in the acorn barnacle Chthamalus anisopoma. Evolution 40: 232–242.
McCarthy, I. D., 2000. Temporal repeatability of relative standard metabolic rate in juvenile Atlantic salmon and its relation to life history variation. Journal of Fish Biology 57: 224–238.
McCollum, S. A. & J. D. Leimberger, 1997. Predator-induced morphological changes in an amphibian: predation by dragonflies affects tadpole shape and color. Oecologia 109: 615–621.
McIntyre, P. B. & S. A. McCollum, 2000. Responses of bullfrog tadpoles to hypoxia and predators. Oecologia 125: 301–308.
McPeek, M. A., 2004. The growth/predation risk trade-off: so what is the mechanism? The American Naturalist 163: 88–111.
McPeek, M. A., M. Grace & J. M. L. Richardson, 2001. Physiological and behavioral responses to predators shape the growth/predation risk trade-off in damselflies. Ecology 82: 1535–1545.
Peacor, S. D., 2002. Positive effect of predators on prey growth rate through induced modifications of prey behaviour. Ecology Letters 5: 77–85.
Puttlitz, M. H., D. P. Chivers, J. M. Kiesecker & A. R. Blaustein, 1999. Threat-sensitive predator avoidance by larval pacific treefrogs (Amphibia, Hylidae). Ethology 105: 449–456.
Quinn, G. P. & M. J. Keough, 2002. Experimental design and data analysis for biologists. Cambridge University Press, Cambridge.
Relyea, R. A., 2001. Morphological and behavioral plasticity of larval anurans in response to different predators. Ecology 82: 523–540.
Relyea, R. A., 2002a. Costs of phenotypic plasticity. American Naturalist 159: 272–282.
Relyea, R. A., 2002b. The many faces of predation: how induction, selection, and thinning combine to alter prey phenotypes. Ecology 83: 1953–1964.
Relyea, R. A. & J. R. Auld, 2004. Having the guts to compete: how intestinal plasticity explains costs of inducible defences. Ecology Letters 7: 869–875.
Richardson, J. M. L., 2001. A comparative study of activity levels in larval anurans and response to the presence of different predators. Behavioral Ecology 12: 51–58.
Rowe, C. L., O. M. Kinney, R. D. Nagle & J. D. Congdon, 1998. Elevated maintenance costs in an Anuran (Rana catesbeiana) exposed to a mixture of trace elements during the embryonic and early larval periods. Physiological Zoology 7: 27–35.
Schoeppner, N. M. & R. A. Relyea, 2008. Detecting small environmental differences: risk–response curves for predator-induced behavior and morphology. Oecologia 154: 743–754.
Sih, A., 1992. Prey uncertainty and the balancing of antipredator and feeding needs. The American Naturalist 139: 1052–1069.
Skelly, D. K., 1992. Field evidence for a cost of behavioral antipredator response in a larval amphibian. Ecology 73: 704–708.
Slos, S. & R. Stoks, 2008. Predation risk induces stress proteins and reduces antioxidant defense. Functional Ecology 22: 637–642.
Smith, M. E., J. M. Lazorchak, L. E. Herrin, S. Brewer-Swartz & W. T. Thoeny, 1997. A reformulated, reconstituted water for testing the freshwater amphipod, Hyalella azteca. Environmental Toxicology and Chemistry 16: 1229–1233.
Steiner, U. K., 2007. Linking antipredator behaviour, ingestion, gut evacuation and costs of predator-induced responses in tadpoles. Animal Behaviour 74: 1473–1479.
Steiner, U. K. & J. Van Buskirk, 2009. Predator-induced changes in metabolism cannot explain the growth/predation risk tradeoff. PLoS One 4: e6160.
Stibor, H. & J. Machacek, 1998. The influence of fish-exuded chemical signals on the carbon budget of Daphnia. Limnology and Oceanography 43: 997–1000.
Stoks, R., 2001. Food stress and predator-induced stress shape developmental performance in a damselfly. Oecologia 127: 222–229.
Stoks, R., M. D. Block, F. Van De Meutter & F. Johansson, 2005. Predation cost of rapid growth: behavioural coupling and physiological decoupling. Journal of Animal Ecology 74: 708–715.
Takahara, T., Y. Kohmatsu, A. Maruyama & R. Yamaoka, 2008. Benefit of suites of defensive behavior induced by predator chemical cues on anuran tadpoles, Hyla japonica. Behavioral Ecology and Sociobiology 63: 235–240.
Tollrian, R., 1993. Neckteeth formation in Daphnia pulex as an example of continuous phenotypic plasticity: morphological effects of Chaoborus kairomone concentration and their quantification. Journal of Plankton Research 15: 1309–1318.
Tollrian, R. & C. D. Harvell, 1999. The ecology and evolution of inducible defenses. Princeton University Press, Princeton.
Van Buskirk, J. & M. Arioli, 2002. Dosage response of an induced defense: how sensitive are tadpoles to predation risk? Ecology 83: 1580–1585.
Van Buskirk, J., C. Müller, A. Portmann & M. Surbeck, 2002. A test of the risk allocation hypothesis: tadpole responses to temporal change in predation risk. Behavioral Ecology 13: 526.
Victor, R., 2004. Limnology in the Sultanate of Oman. In Gopal, B. & R. M. Wetzel (eds), Limnology in developing countries. International Scientific Publications, New delhi: 219–244.
Voutilainen, A., E. Seppänen & H. Huuskonen, 2011. A methodological approach to measuring the oxygen consumption profile of six freshwater fish species: implications for determination of the standard metabolic rate. Marine and Freshwater Behaviour and Physiology 44: 239–250.
Wisenden, B. D., 2000. Olfactory assessment of predation risk in the aquatic environment. Philosophical Transactions of the Royal Society B 355: 1205–1208.
Wisenden, B. D., M. L. Rugg, N. L. Korpi & L. C. Fuselier, 2009. Lab and field estimates of active time of chemical alarm cues of a cyprinid fish and an amphipod crustacean. Behaviour 146: 1423–1442.